超声波涡街流量计及其应用

这篇文章基于对常用涡街流量计性能进行比较，着重阐述新型超声波涡街流量计的结构原理、特点及其应用中的注意事项。     

涡街流量计应用中的实际问题

针对涡街流量汁在蒸汽计量应用中出现的异常现象,探讨、分析了在现场受到的电磁及机械振动干扰的影响和仪表调试方面的有关问题,并设法加以解决,取得了较好效果。     

涡街流量计应用中的实际问题

针对涡街流量计在蒸汽计量应用中出现的异常现象，探讨、分析了在现场受到的电磁及机械振动干扰的影响和仪表调试方面的有关问题，并设法加以解决，取得了较好效果。     

面向强周期振动干扰的涡街流量计系统研制

涡街流量计是流体振动型流量仪表,易受管道振动、流场扰动等影响,在小流量条件下测量误差较大,尤其在强振动干扰下涡街信号被淹没,无法准确测量。本文研制抗强周期振动干扰的涡街流量计系统,采用带有电压负反馈的差动式电荷放大器,提高小流量信号的放大能力;提出基于频移策略的频率方差算法,减少强周期振动干扰的影响。首先通过频移策略降低相近频率的影响,然后根据流量信号与周期振动干扰的频带宽度不同,通过计算和比较频率方差,判定流量信号频率。研制了涡街流量计信号处理系统并实验,结果表明,研制的系统扩展了量程下限,且在强周期振动干扰条件下可以准确提取信号,精度提升1个数量级。     

涡街流量计在天然气流量测量中的应用

天然气流量计一般选择智能式涡街流量计。具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、操作简单、压力损失小等优点,可测量工况体积流量或标准体积流量(一体化智能温度、压力补偿),根据用户需要,可附带脉冲或4~20mADC电流输出功能。是目前比较理想的天然气计量仪表。     

一种涡街流量计数字信号处理方法研究和系统设计

为了准确描述涡街信号的特征,本文研究涡街流量计输出信号的模型,并进行了仿真.对以前的信号处理方法进行了分析,提出了一种前置滤波 频谱分析的信号处理方法,有效地提高了涡街流量计的测量精度,扩大了量程比.用片上外设丰富的DSPs芯片--TMS320LF2407A,设计了一套涡街流量计数字信号处理系统,该系统体积小、成本低.     

涡街流量计在蒸汽流量测量中的应用

介绍了涡街流量计基本原理,并分析了流场形状变化对仪表常数的影响以及流体上游、障碍物产生的干扰对仪表的影响。     

涡街流量计数字信号处理系统的改进与实验

本文针对涡街流量计数字信号处理系统存在的不能测量小流量和易受电磁干扰的问题,对其软硬件方面进行了改进。重新设计和研制了电荷放大器,提高了灵敏度,增强了适配能力。采取了合理的接地和屏蔽措施,提高了系统的抗干扰能力。采用去均值和频谱校正的方法,改善了系统的测量精度。编制键盘监控软件,采用状态变量法设计键值分析程序,实现人机对话功能。进行了液体流量和气体流量的标定实验,结果表明,改进后的数字信号处理系统比常规的流量计信号处理系统的测量精度高、流程比宽和适配能力强。     

千倍交直流组合前置放大器

介绍了该放大器的工作原理,特性及应用。其特点是低噪声,低漂移,宽频带,能对含直流成分微弱交流电压信号（μＶ）进行不失真的精确放大,放大倍数可千倍;在带宽０～１００ｋＨｚ范围,线性度优于０．０５％,中给出了电路图,特性及测试结果。     

涡街流量计漩涡发生体位置仿真研究

目前对于涡街流量计漩涡发生体的位置研究仅局限于二维的仿真研究,但实际流体撞击漩涡发生体是流体三维模型。鉴于二维仿真并不能完全对实际流体撞击漩涡发生体的流场进行验证,本文采用数值仿真软件平台Ansys+Workbench+FLUENT ,根据实际涡街发生体的机械尺寸建立相应的三维仿真模型。并对仿真模型进行网格细分,再通过 N-S 方程进行求解计算,通过仿真与在线实验对比验证表明通过 FLUENT 软件对实际涡街流场进行仿真的可行性。最终利用 FLUENT 软件,对不同流速,通过调整发生体平移的位置最终确定发生体位置对涡街信号的影响,从而确定发生体允许最大的平移位置δ。     

小波滤波法在涡街流量计中的应用

涡街信号是1种单一频率的正弦信号,但是实际现场环境下涡街流量计产生的涡街信号由于易受到管道振动和流场扰动等干扰因素的影响,现场测量精度无法保证,尤其是低流速很难测量.提出用dmey小波阈值去噪对信号进行处理的方法来扩展测量下限;提出1种改进的阈值去噪算法,仿真和分析表明该去噪算法对涡街信号从噪声中提取的效果良好.     

涡街流量计数字信号处理方法分析与比较

涡街流量计有许多优点, 近年来应用广泛。但它易于受到由管道振动和流场扰动引起的噪声干扰。用传统的处理信号电路制成的流量计在工业现场测量精度不高, 抗干扰性能差, 无法准确测量小流量。而数字信号处理技术可以弥补传统方法的不足。归纳了数字滤波器、谱分析、自适应陷波以及小波变换等几种方法, 介绍了每一种方法的具体实现, 并作了性能分析和比较。指出数字信号处理方法可以很大程度上提高测量精度, 实现真正小流量测量。但实际应用中需要考虑到准确性和实时性要求。通过MATLAB仿真实验, 验证了采用变采样频率和频谱校正等措施对经典周期图法进行改进, 既可以达到较高的精度, 扩展了量程下限, 又能够满足以单片机为核心的流量计低功耗和实时性要求, 实用性较强。     

不同截流程度下涡街流量计的流动特性研究

对于涡街流量计的旋涡发生体的仿真研究主要集中在形状和尺寸上,但在现场复杂工况环境的情况下,发生体的位置并不是固定不变的,会存在安装偏差。为了很好的分析发生体安装偏差带来的信号强度发生变化的问题,确定不影响信号强度的最大偏差角度,采用三角柱型发生体,在Ansys＋Workbench＋FLUENT 数值仿真软件平台环境下,根据涡街流量计的实际物理结构尺寸建立仿真模型,并对其进行网格划分、求解,将仿真得到的升、阻力频率相比较,得出阻力频率正好是升力频率的2倍,表明可以利用FLUENT软件对涡街流量计进行三维流场数值仿真。最后利用FL U EN T软件,通过改变管截面与截流面的夹角,在低、中、高速流速下,对其进行取压,将得到的信号强度和频谱分布进行比较分析,得出夹角与信号强度的关系：夹角在1°～7°范围,对信号强度的影响不大,超过7°以后影响变大。     

基于CFD的涡街流量计取压位置仿真研究

目前对于涡街流量计的最佳取压位置研究主要集中在二维流场,但这不能更生动准确的反映出三维流场特性。采用Ansys+Workbench+FLUENT数值仿真软件平台,根据涡街流量计的物理结构尺寸建立仿真模型。并将仿真模型进行网格划分,从而对求解域进行离散,再通过N-S方程进行求解计算,将仿真得到的卡门涡街脱落频率与实验结果比较,得出两者之间的最大误差不超过5.8%,数据表明可以利用FLUENT软件对涡街流量计进行数值仿真。最后利用FLUENT软件,在不同流速下,通过设置多个检测点,对各点信号强度和频谱分布进行比较分析,得出目前最常用的三角柱旋涡发生体的最佳取压位置位于管道中轴线,距离发生体尾部1.4d(d为旋涡发生体截流面的宽度)的位置处。     

涡街流量计中电荷放大电路的研究设计

通过对普遍使用于压电式涡街流量计上的电荷放大电路的理论分析,对原有的电路进行了改进.在电荷放大电路中应用差动放大和引入直流电平的方法,提高了压电式涡街流量计对低流速流体的测量性能,从而降低了测量的最低下限值,并且提高了测量精度和抗干扰能力.将改进后的涡街流量计进行实验,实验表明,改进后的涡街流量计的测量下限从改进前的22.3 m3/h下降到18.5 m3/h,最低下限处的不确定度从O.28%下降到O.165%,实验结果证明改动是有效的.     

涡街流量计安装方式对其测量性能的影响

涡街流量计是最为常用的流量测量装置之一。由于它的测量不受被测介质物性参数的影响,因此可被用于测量各种气体、液体和蒸汽的流量。通过实验定量地研究了涡街流量计水平和垂直两种安装方式对其测量的影响。结果表明,在其它安装条件都得到满足的情况下,涡街流量计水平和垂直两种安装方式对涡街频率和幅度的影响很小,基本上可以忽略。这一结果为深入理解涡街现象,正确使用和优化涡街流量计测量系统提供了有价值的参考。     

新型质量流量计的设计

涡街流量传感器的卡曼涡街信号的频率与流体的流速成正比,而靶式流量计的板靶受到的力与流体的流速的平方、流体的密度成正比.作者根据二者的工作原理研制出新型流量计,在涡街流量传感器的旋涡发生体内放置板靶,而不影响卡曼涡街信号的产生,通过测量涡街信号的频率和靶板受到的力,从而得出流体的质量流量.经过理论推导得出质量流量与涡街信号的频率、靶板受力的函数关系,并通过实验数据验证了此关系的正确性.     

基于快速傅里叶变换的低功耗两线制涡街流量计

以超低功耗单片机MSP430为核心,研制数字涡街流量计。通过硬件的改进,提高了系统抗50Hz工频干扰的能力。采用周期图法处理涡街流量传感器输出信号,同时进行频谱的幅值和频率校正,提高频率计算的精度。采用汇编语言实现实数FFT算法,提高运算速度和减少内存容量,使单片机可以实时实现数字信号处理方法。对功率谱进行平均,同时通过设置队列对流量平稳和流量跳变的情况进行处理,增加了计算结果的稳定性,同时提高了系统响应速度。计算瞬时和累积流量,输出4~20mA直流电流。实验结果表明,系统具有较强的现场抗干扰能力,较高的测量精度和较宽的量程比,同时又实现了低功耗和两线制工作。     

低噪声前置放大器的优化设计及电路实现

目前,常用的低噪声设计方法是选择低噪声晶体管及合适工作点,使器件的噪声电阻等于信号源内阻。本文证明了这种方法不能给出最佳的低噪声性能,并提出正交优化方法及噪声匹配原理,使前置放大器真正工作在最低噪声状态。文中还给出了低噪声设计实例和一些实验结果,说明我们提出的这种方法是有效的。